蛋白質提取與制備的原理和方法

蛋白質提取與制備蛋白質種類很多，性質上的差異很大，既或是同類蛋白質，因選用材料不同，使用方法差別也很大，且又處于不同的體系中，因此不可能有一個固定的程序適用各類蛋白質的分離。但多數分離工作中的關鍵部分基本手段還是共同的，大部分蛋白質均可溶于水、稀鹽、稀酸或稀堿溶液中，少數與脂類結合的蛋白質溶于乙醇、丙酮及丁醇等有機溶劑中。因此可采用不同溶劑提取、分離及純化蛋白質和酶。  
   蛋白質與酶在不同溶劑中溶解度的差異，主要取決于蛋白分子中非極性疏水基團與極性親水基團的比例，其次取決于這些基團的排列和偶極矩。故分子結構性質是不同蛋白質溶解差異的內因。溫度、pH、離子強度等是影響蛋白質溶解度的外界條件。提取蛋白質時常根據這些內外因素綜合加以利用。將細胞內蛋白質提取出來。并與其它不需要的物質分開。但動物材料中的蛋白質有些可溶性的形式存在于體液（如血漿、消化硫等）中，可以不必經過提取直接進行分離。蛋白質中的角蛋白、膠原及絲蛋白等不溶性蛋白質，只需要適當的溶劑洗去可溶性的伴隨物，如脂類、糖類以及其他可溶性蛋白質，zui后剩下的就是不溶性蛋白質。這些蛋白質經細胞破碎后，用水、*及緩沖液等適當溶劑，將蛋白質溶解出來，再用離心法除去不溶物，即得粗提取液。水適用于白蛋白類蛋白質的抽提。如果抽提物的pH用適當緩沖液控制時，共穩定性及溶解度均能增加。如球蛋白類能溶于稀鹽溶液中，脂蛋白可用  
稀的去垢劑溶液如十二烷基硫酸鈉、洋地黃皂苷（Digitonin）溶液或有機溶劑來抽提。其它不溶于水的蛋白質通常用稀堿溶液抽提。  
             蛋白質類別和溶解性質       
白蛋白 和球蛋白:           溶于水及稀鹽、稀酸、稀堿溶液，可被50%飽和度硫酸銨析出。  
真球蛋白 :                一般在等電點時不溶于水，但加入少量的鹽、酸、堿則可溶解。  
擬球蛋白:                 溶于水，可為50%飽和度硫酸銨析出  
醇溶蛋白:                 溶于70～80%乙醇中，不溶于水及無水乙醇  
殼蛋白:                   在等電點不溶于水，也不溶于*，易溶于稀酸、稀堿溶液  
精蛋白:                   溶于水和稀酸，易在稀氨水中沉淀  
組蛋白:                   溶于水和稀酸，易在稀氨水中沉淀  
硬蛋白質:                 不溶于水、鹽、稀酸及稀堿  
綴合蛋白(包括磷蛋白、粘蛋白、糖蛋白、核蛋白、脂蛋白、血紅蛋白、金屬蛋白、黃素蛋白和氮苯蛋白等) :  此類蛋白質溶解性質隨蛋白質與非蛋白質結合部分的不同而異，除脂蛋白外，一般可溶于稀酸、稀堿及鹽溶液中，脂蛋白如脂肪部分露于外，則脂溶性占優勢，如脂肪部分被包圍于分子之中，則水溶性占優勢。  
蛋白質的制備是一項十分細致的工作。涉及物理學、化學和生物學的知識很廣。近年來雖然有了不改進，但其主要原理仍不外乎兩個方面：  
一是利用混合物中幾個組分分配率的差別，把它們分配于可用機械方法分離的兩個或幾個物相中，如鹽析、有機溶劑提取、層析和結晶等；  
二是將混合物置于單一物相中，通過物理力場的作用使各組分分配于不同區域而達到分離的目的，如電泳、超離心、超濾等。由于蛋白質不能溶化，也不能蒸發，所能分配的物相只限于固相和液相，并在這兩相間互相交替進行分離純化。  
制備方法可按照分子大小、形狀、帶電性質及溶解度等主要因素進行分類。按分子大小和形態分為差速離心、超濾、分子篩及透析等方法；按溶解度分為鹽析、溶劑抽提、分配層析、逆流分配及結晶等方法；按電荷差異分為電泳、電滲析、等電點沉淀、離子交換層析及吸附層析等；按生物功能專一性有親合層析法等。  
    由于不同生物大分子結構及理化性質不同，分離方法也不一樣。即同一類生物大分子由于選用材料不同，使用方法差別也很大。因此很難有一個統一標準的方法對任何蛋白質均可循用。因此實驗前應進行充分調查研究，查閱有關文獻資料，對欲分離提純物質的物理、化學及生物學性質先有一定了解，然后再著手進行實驗工作。對于一個未知結構及性質的試樣進行創造性的分離提純時，更需要經過各種方法比較和摸索，才能找到一些工作規律和獲得預期結果。其次在分離提純工作前，常須建立相應的分析鑒定方法，以正確指導整個分離純化工作的順利進行。高度提純某一生物大分子，一般要經過多種方法、步驟及不斷變換各種外界條件才能達到目的。因此，整個實驗過程方法的優劣，選擇條件效果的好壞，均須通過分析鑒定來判明。